關(guān)于MAG加工中心故障特點(diǎn)探析
機(jī)床在投人使用后，因?yàn)樽陨硐到y(tǒng)和外界環(huán)境 作用會(huì)不間斷地發(fā)生各種各樣的故障。對加工中心 的故障特點(diǎn)，人們會(huì)根據(jù)自己的主觀接觸和認(rèn)識會(huì) 有不同的看法。有人認(rèn)為電控系統(tǒng)是加工中心的故 障高發(fā)區(qū)，也有人認(rèn)為機(jī)械故障占加工中心的主要 部分。對每個(gè)觀點(diǎn)，人們都會(huì)有自己的依據(jù)。本文根 據(jù)上汽通用五菱發(fā)動(dòng)機(jī)制造部加工中心從2010年 到2012年的故障數(shù)據(jù),分別從故障部位和部位失效 模式探討了加工中心的故障特點(diǎn)，并提出針對性的 方法以提高機(jī)床的可靠性本文討論的加工中心為MAG的臥式加工中心， 由電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣動(dòng)系 統(tǒng)、機(jī)床夾具、機(jī)床防護(hù)裝置組成，采用31i-AFANUC 精工系統(tǒng)。 1 MAG加工中心故障部位分布 MAG加工中心故障部位分布見表1。 表1 MAG加工中心故陣部位分布 序號 故障部位 故障次數(shù) 故障比例 1 電控系統(tǒng) 133 24.54% 2 換刀系統(tǒng) 25 4.61% 3 主軸系統(tǒng) 27 4.98% 4 工裝夾具 2J8 40.22% 5 液壓系統(tǒng) 7 1.29% 6 冷卻系統(tǒng) 61 11.25% 7 潤滑系統(tǒng) 0 0.00% 8 氣動(dòng)系統(tǒng) 0.18% 9 軸伺服系統(tǒng) 24 4.43% 10 機(jī)床防護(hù) 46 8.49% 總數(shù) 542 100.00% 從表1的數(shù)據(jù)可以看出，工裝夾具故障所占的 比例******，為40.22 %，其次是電控系統(tǒng)為24.54 %。 工裝夾具作為定位系統(tǒng)，直接與工件進(jìn)行接觸,所處環(huán)境惡劣，運(yùn)動(dòng)元件組成的系統(tǒng)復(fù)雜，因此不難 解釋工裝夾具故障率高的問題。工裝夾具故障主要 體現(xiàn)在定位失效。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示,夾具越復(fù)雜， 故障率越高。夾具復(fù)雜程度源于工件的定位要求。工 裝夾具定位是否可靠直接影響工件的加工質(zhì)量。工 件質(zhì)量是評判機(jī)床加工能力的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。因此，保證 工裝夾具的穩(wěn)定性，就能夠有效提高工件質(zhì)量的穩(wěn) 定性。 工裝夾具與工件直接接觸，會(huì)使工裝夾具元件 產(chǎn)生斷裂、變形、表面磨損等問題。控制質(zhì)量,就必須 控制夾具的定位元件。MAG機(jī)床關(guān)鍵定位元件均采 用合金材料且表面硬度要求高。定位元件直接與工 件接觸,經(jīng)過一段時(shí)間，定位元件會(huì)磨損。實(shí)現(xiàn)定位 的執(zhí)行元件主要是各類夾緊頭與油缸。有翻轉(zhuǎn)夾具 的工位故障率相對其他沒有翻轉(zhuǎn)夾具的立式夾具要 高得多。從翻轉(zhuǎn)夾具到臥式夾具，缸體夾歪的故障造 成的后果很嚴(yán)重，夾緊頭和油缸都會(huì)斷裂和變形。 MAG機(jī)床用到翻轉(zhuǎn)夾具的有三個(gè)工位。從統(tǒng)計(jì) 的數(shù)據(jù)看，這三個(gè)工位故障頻次最高。MAG的上料翻 轉(zhuǎn)夾具結(jié)構(gòu)相對簡單，依靠一個(gè)錐形桿在夾緊過程 進(jìn)行自定位，同時(shí)左右向依靠一個(gè)限位塊進(jìn)行定位。 翻轉(zhuǎn)定位的穩(wěn)定性依賴工件本身以及夾具上的對中 裝置。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，工件夾歪具體原因有如下幾點(diǎn)： 夾具定位零部件損壞故障； 夾具機(jī)構(gòu)松動(dòng)； 夾具機(jī)構(gòu)卡死； 傳感裝置誤感應(yīng)； 工件本身問題。查看MAXIMO系統(tǒng)故障記錄， 發(fā)現(xiàn)由于夾具零部件損壞導(dǎo)致的工件夾歪占少部分。 工件定位的好壞，主要依靠氣隙傳感器的檢測 功能。氣隙傳感器能夠?qū)⑿孤┑臍饬髁哭D(zhuǎn)換成間隙 值，使我們能夠直觀的判斷工件定位情況。理論上，工件必須在X/Y/Z/U/V/W六個(gè)自由度上都受到約束。 當(dāng)工件受力產(chǎn)生變化時(shí)，工件離開定位面，故障隨之 產(chǎn)生。工件在加工過程中的受力是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。 液壓夾具對工件的定位是相對穩(wěn)定的。加工過程，刀 具切削工件時(shí)，力的大小和方向均在變化。液壓夾具 零部件的損壞、磨損、松動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致工件加工過程中 偏移。其中零部件損壞和松動(dòng)是主要因素。 電氣控制系統(tǒng)行駛控制的功能，協(xié)調(diào)著各個(gè)部 件的有序運(yùn)動(dòng)。電控系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。電 氣系統(tǒng)產(chǎn)生的故障往往是因硬件上的問題。電控系 統(tǒng)的故障的特點(diǎn)是查找原因困難，導(dǎo)致故障的原因 簡單。從故障數(shù)據(jù)可以看到，電氣故障的主因是電氣 元器件損壞。損壞形式一般為觸點(diǎn)接觸不良。由于機(jī) 床本身振動(dòng)，線路接頭也會(huì)有松脫問題。機(jī)床環(huán)境相 對惡劣，線路易受到腐蝕以及扯斷。MAG機(jī)床電氣方 面已做得比較成熟，電氣系統(tǒng)相對穩(wěn)定。 2MAG加工中心故障模式分布 加工中心功能失效模式有多種，如零部件損壞、 零部件功能失效、機(jī)構(gòu)松動(dòng)卡死、流體泄露、誤報(bào)警 等。零部件功能失效定義為能夠通過調(diào)整性處理恢 復(fù)零部件的功能的模式。調(diào)整型故障是指零部件使 用一段時(shí)間后會(huì)變化，變化導(dǎo)致偏離要求范圍，通過 調(diào)整，能夠恢復(fù)功能的故障，如液壓電磁閥內(nèi)控制壓 力的彈簧。相反，損壞型故障是元件已喪失其功能， 無法進(jìn)行調(diào)整的故障。調(diào)整型故障往往比損壞型故 障復(fù)雜程度大。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出以下表2所示的 加工中心故障模式分布。 表2 MAG加工中心故障模式分布 序號 故障模式 故障次數(shù) 故障比例 1 機(jī)械零部件損壞 38 19.00% 2 機(jī)械零部件功能失效 36 18.00% 3 電氣元件接觸不良 20 10.00% 4 電氣元件損壞 12 6.00% 5 機(jī)構(gòu)松動(dòng)卡死 94 47.00% 總數(shù) 200 100.00% 從表2可以看出，機(jī)構(gòu)的松動(dòng)和卡死占失效模 式的47 %，與上節(jié)分析的夾具故障能夠相對應(yīng)。機(jī)構(gòu) 松動(dòng)來源于振動(dòng)。機(jī)構(gòu)松動(dòng)主要是固定螺栓的松動(dòng)。 通過減少因振動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)構(gòu)松動(dòng)，能夠極大的提高 機(jī)床的穩(wěn)定性。目前常用的防松方法有三種:摩擦防 松、機(jī)械防松和永久防松。機(jī)械防松和摩擦防松稱為 可拆卸防松，而永久防松稱為不可拆卸防松。常用的 永久防松有:點(diǎn)焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時(shí) 大多要破壞螺紋緊固件,無法重復(fù)使用。故機(jī)械防松 和摩擦防松成為機(jī)床常用的防松方法。MAG機(jī)床夾 具主要依靠內(nèi)六角螺栓和銷釘進(jìn)行緊固，這種方式 相對可靠。沒有打銷固定的機(jī)構(gòu)，易受振動(dòng)影響，故 給固定螺釘增加螺紋膠以及增加防送墊圈可有效減 少因機(jī)構(gòu)松動(dòng)產(chǎn)生的故障。 機(jī)械零部件功能失效與電氣元件接觸不良定義 為可通過調(diào)整解決的故障模式。這兩種失效模式占 28%。此種故障具有一定的規(guī)律性。要有效控制此類 故障，就必須依元件的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行一些預(yù)防性維 修。當(dāng)前，我們依據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及元部件的使用規(guī)律，定 期進(jìn)行調(diào)整性的作業(yè)。通過此種作業(yè)，能夠有效預(yù)防 此種故障的發(fā)生。預(yù)防性維修系統(tǒng)的建立需要不斷 的積累經(jīng)驗(yàn)和積累理論知識。 機(jī)械零部件損壞和電氣元件損壞同屬不可調(diào)整 的失效模式。維護(hù)設(shè)備，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)作，備 件的供應(yīng)必不可少。一個(gè)完善的備件供應(yīng)系統(tǒng)能夠 把機(jī)床故障停線的損失降到最低。一些備件的損壞 具有一定的規(guī)律，因此，依照規(guī)律，我們可定期更換 備件,防患于未然。 由以上分析可以看到，調(diào)整性的故障模式占主 要部分是MAG加工中心故障的重要特點(diǎn)。這一特點(diǎn) 的深層原因是由高速、強(qiáng)力切削與精密位置控制之 間的矛盾。強(qiáng)力切削導(dǎo)致夾具夾緊定位要求高，精密 位置控制既需要主軸的性能優(yōu)秀，還需要夾具定位 可靠。一臺機(jī)床性能的優(yōu)劣不僅要看它的加工能力， 還有看它的可靠性。通過以上數(shù)據(jù)的分析，調(diào)整型故 障對機(jī)床的可靠性起著決定性作用。一些調(diào)整型和 損壞型故障有其規(guī)律性，我們可以通過對機(jī)床運(yùn)行 數(shù)據(jù)和故障信息進(jìn)行預(yù)防性的維修。3結(jié)束語 經(jīng)過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，我們知道MAG加工中心 調(diào)整型故障占大部分的比例，是該加工中心的主要 特點(diǎn)。這一特點(diǎn)的表面原因是機(jī)床運(yùn)行環(huán)境多變和 復(fù)雜。深層原因是由高速、強(qiáng)力切削與精密位置控制 之間的矛盾。由于調(diào)整型故障與機(jī)床可靠性息息相 關(guān),所以我們在對機(jī)床的可靠性維護(hù)時(shí)，需要著重研 究調(diào)整型故障的產(chǎn)生機(jī)理和規(guī)律。只有把握住調(diào)整 型故障的產(chǎn)生機(jī)理和規(guī)律，通過預(yù)防性維修作業(yè)，我 們才能夠有效抑制調(diào)整性故障的發(fā)生，從而提高機(jī) 床的穩(wěn)定性和可靠性。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！